Digestion anaérobie multi-produits : production conjointe de méthane et d’acide propionique

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Présentation du LBE

Le Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (LBE) est une unité propre de recherche du centre Occitanie-Montpellier de l’Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’alimentation et l’Environnement (INRAE), située à Narbonne.

Les recherches menées au LBE visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale qui consiste à valoriser les résidus, déchets, effluents organiques ainsi que certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendement et fertilisant organique) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire. Symbolisées par la production de bioénergies (e.g., via le biométhane et le biohydrogène par des écosystèmes anaérobies), les recherches du LBE cherchent à traiter et/ou valoriser les rejets organiques, qu'il s'agisse d’effluents liquides (agroalimentaires en particulier), de résidus solides (résidus agricoles, déchets ménagers et boues issues des stations d'épuration) ou de biomasses spécifiques telles que les micro-algues ou les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE). Cette valorisation se décline en intégrant explicitement les contraintes d'innocuité sanitaire (e.g., liées à la présence de résidus pharmaceutiques, de détergents et/ou de pathogènes…). L’ensemble de ses recherches couvre un très large spectre de compétences disciplinaires : microbiologie, écologie microbienne, génie biologique, génie des procédés, modélisation, automatique et transfert industriel. Le LBE bénéficie d’une implantation de 4757 m² de surface, dont 1882 m² de halle expérimentale, et d’un équipement scientifique et analytique permettant la mise en place et le suivi d'expérimentations à différentes échelles.

Contexte scientifique

Ce travail de doctorat s’inscrit dans la transition énergétique et la bioéconomie circulaire en valorisant les déchets organiques par Digestion Anaérobie. Il vise la coproduction de méthane renouvelable et d’acide propionique. L’acide propionique est un intermédiaire à forte valeur ajoutée, actuellement majoritairement issu de ressources fossiles, et dont la substitution par une voie biotechnologique constituerait un progrès majeur pour la décarbonation des filières industrielles. Cette molécule plateforme est également clé pour la production de carburants d’aviation durables.

Objectifs

L’objectif principal est de développer une approche innovante permettant la coproduction d’acide propionique dans un procédé de digestion anaérobie, tout en maintenant une production stable de méthane. Le projet poursuit plusieurs objectifs spécifiques : identifier les conditions favorables à l’accumulation d’acide propionique, évaluer expérimentalement l’impact des paramètres clés sur des réacteurs séquentiels, tester l’injection d’hydrogène pour optimiser l’accumulation d’acide propionique, développer des procédés de séparation adaptés, et mettre en œuvre des réacteurs semi-continus pour valider ces stratégies à plus grande échelle. L’ensemble de la démarche vise à démontrer la viabilité d’une bioraffinerie capable de transformer les déchets organiques en énergie renouvelable et en produits biosourcés, contribuant à l’économie circulaire et à la transition énergétique

Missions et activités

En se basant sur un état de lieux biographique, le doctorant aura pour missions de concevoir et de réaliser les activités de recherche pour répondre aux objectifs décrits précédemment. 

Le LBE et la plateforme BIO2E dispose de l’ensemble des équipements nécessaires pour mener le travail de thèse :

• Bioréacteurs : systèmes automatisés par les réacteurs séquentiel, divers réacteurs (semi-)continus pour le traitement de flux concentrés, ainsi que des installations de biométhanation avec injection d’H₂.
• Analyses et suivi des réacteurs : équipements pour la caractérisation de la biomasse et le suivi des paramètres clés (composition des gaz, DCO, COT, NTK, anions, cations, AGV, autres métabolites).
• Analyse microbiologique : extraction d’ADN, séquençage, PCR en temps réel, traitement bio-informatique des données.
• Équipements pour l’extraction de HPr : contacteurs membranaires et système assisté par vide (en développement avec une équipe internationale).

Formations et compétences recherchées

Profil recherché

- Formation académique : Master 2 et diplôme d’ingénieur

- Compétences : Génie de Bioprocédés, Génie Microbiologique.

- Qualités : motivé, capable de travailler à la fois de manière indépendante et au sein d'une équipe, aimant superviser des étudiants.

- Langue : utilisation courante de l'anglais 

- Motivation : activités de recherche, projet professionnel en lien avec un doctorat

Votre qualité de vie à INRAE

Qualité de vie au travail

- Environnement de recherche : travaillez dans un laboratoire équipé des dernières technologies à la pointe en matière de biotechnologie environnementale. L'équipement est entièrement partagé, vous aurez donc accès à toutes les installations.

- Mentorat et formation : bénéficiez de conseils d'experts dans le domaine et accédez à un programme de formation complet.

- Réseaux de collaboration : vous pourrez collaborer avec une équipe dynamique de chercheurs et de partenaires industriels, tant au niveau national qu'international.

- Financement : allocation compétitive et financement des dépenses liées à la recherche, y compris les déplacements pour des conférences et les publications.

- Evolution de carrière : possibilités d’évolution professionnelle, développement de votre réseau (ateliers, séminaires, évènements…)

 - Ambiance de travail : Vous ferez partie d'une équipe compétente. Vous travaillerez dans un environnement dynamique où règne une atmosphère de bienveillance et de respect. Les agents n’hésitent pas à travailler ensemble pour trouver des solutions innovantes en matière d’environnement durable.

- Excellentes conditions de travail : 30 jours de vacances par an (+ 15 si RTT) ; soutien à la parentalité ; accès à des restaurants collectifs bon marché ; horaires flexibles ; accès à des installations sportives sur site ; temps ensoleillé.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation